2.3.2關于受潮的形態(tài)與放電的發(fā)展過程
通常見到侵入變壓器內(nèi)部的水分才認為是受潮,這是狹義的受潮概念。從廣義受潮的要領出發(fā),變壓器實際受潮形態(tài)可分為二類:
?。?)顯性受潮。顯性受潮是指通常所說的“變壓器受潮”。即看到油箱底部或器身上有積水,并且能發(fā)現(xiàn)水分入侵的原因或途徑。
顯性受潮進入變壓器的水量一般都比較多,如果直接沉淀在油箱底部,暫時對絕緣并無危害。但當水分淋到器身上,部分絕緣被浸泡透,則必然導致絕緣擊穿。這種情況下的絕緣擊穿機理屬于熱擊穿,即在局部絕緣中流過傳導電流,焦爾熱使紙絕緣炭化后發(fā)展成貫穿性放電。因而不僅絕緣燒壞,而且導體可能發(fā)生熔化。
(2)隱性受潮。隱性受潮是指事故前并未發(fā)生水分入侵,只是原有水分悄悄地在絕緣上局部集積。水分集積到足以產(chǎn)生局部放電時,先開始局部放電。局部放電產(chǎn)生氣體,使放電進一步發(fā)展。但氣體的產(chǎn)生和擴散是一個動態(tài)過程。當產(chǎn)氣量大于擴散量,局部放電持續(xù)進行,很快發(fā)展成貫穿性擊穿。如果產(chǎn)氣量小于擴散量,則局部放電暫時停歇,待水分再次集積,或選擇其他途徑再次發(fā)生局部放電。其間歇的時間因放電部位的狀況不同而差別很大,有的甚至可以停歇幾年。沿紙板的枝狀放電是這種放電形態(tài)的典型。對于局部放電發(fā)展空間有限的場合,例如匝間絕緣下部與墊塊間的油角中集積水分,一旦發(fā)生局部放電,將很快導致匝絕緣或段間(餅間)絕緣擊穿,形成突發(fā)性絕緣事故。前者使用適當?shù)脑诰€檢測技術,有可能發(fā)覺和防御突發(fā)事故。但對于后者,必須采取積極的防御措施,防止自由水的局部集積。
3防御措施
防止變壓器在正常工作電壓下的絕緣事故,一是要限制自由水和準自由水的含量,二是限制自由水的局部集積。從制造、安裝、檢修和運行4個環(huán)節(jié)都應采取相應措施。
3.1制造措施
?。?)變壓器的內(nèi)絕緣結構設計時,力求工作場強均勻分布,而且盡可能的低。例如,匝間工作場強不宜大于2kV/mm。
?。?)變壓器真空干燥(最好采用煤油氣相干燥)后,固體絕緣中的含水量應小于0.5%,即達到基本上不含自由水的程度。
(3)嚴格進行真空注油。注油時變壓器內(nèi)可能與油接觸的任何部分吸附的水分都應被清除。注入油的含水量必須小于10mg/L。
3.2安裝措施
變壓器在安裝過程中,不可能不接觸大氣,因此絕緣體和金屬表面都會吸附大氣中的水分。為了使變壓器內(nèi)部的水分恢復到出廠時的水平,變壓器安裝后必須嚴格進行真空干燥和真空注油。要點如下:
?。?)用于抽真空的真空系統(tǒng)(包括真空泵、管道、閥門和表計)的極限真空度必須小于10Pa。
?。?)所有將與油接觸的絕緣體和金屬表面(包括片式散熱器)或其他固體表面(例如下瓷套)均要在抽真空的范圍之內(nèi)。
(3)在抽真空的過程中,應隨時檢查和處理滲漏。當真空度達到實際可能的最高水平(對最高水平的最低要求不應小于133Pa)后,必須在真空泵繼續(xù)運行的條件下保持此真空度(簡稱動態(tài)保持)。
(4)真空的動態(tài)保持時間應不少于水分滲入時間。滲入時間是指開始與大氣接觸到與大氣隔絕的全過程時間。此過程包括打開封板,進行排油或排氮氣(或干燥空氣)時直接進入大氣的時間,還包括在油箱內(nèi)封存大氣的時間。
在此必須強調(diào)指出,器身在大氣中暴露后,不用抽真空的辦法清除表面吸附水分,就注油或打入氮氣(或干燥空氣),不僅不能起到清除水分的作用,反而會將表面水分往深層趕,為常溫下進行真空脫水增加了困難。
(5)在動態(tài)保持真空度的條件下,用真空濾油機注入合格的油。油中含水量應小于10mg/L。
必須指出,如果注入油的含水量較高,利用熱油循環(huán)的辦法來降低油中水分,其結果是大部分的水分被紙絕緣吸收,增加了紙絕緣的含水量,這是自欺欺人的行為。
3.3檢修措施
當發(fā)現(xiàn)變壓器內(nèi)的水分比剛投運時有明顯增多時,應看作特別重要的狀態(tài)指標,必須作為狀態(tài)檢修的主要目的。
檢修時用真空干燥和真空注油的辦法來清除水分,其要點與安裝時的相同。但由于新變壓器只是表面吸附水分,而運行中變壓器的水分可能滲透到深層。因此真空的動態(tài)保持時間應不少于水分的滲出時間。水分滲出時間是指絕緣深層的水分滲透到表面所需的時間。由于變壓器運行時間越久,水分的含量就越多,而且向內(nèi)滲透越深,因此水分滲透出時間也就越長。具體到某一臺變壓器水分的滲出時間為多長,事先是不好確定的。只能一是依靠真空干燥過程中真空度的變化過程來判斷,二是依靠真空注油后的絕緣性能試驗結果來分析。例如,真空度遲遲達不到極限值,說明水分在緩慢滲出。又如真空注油后的繞組絕緣電阻和tgδ還不如檢修以前,說明真空干燥的時間未超過水分的滲出時間,需要重新真空干燥和真空注油。經(jīng)驗表明,像這種“煮了夾生板”的情況,經(jīng)真空注油以后,絕緣性能水平便可優(yōu)于檢修前水平。
3.4運行維護措施
運行中的變壓器(包括電容型油紙絕緣套管)應保持嚴密的封閉,避免大氣中的水分和氣體滲透入內(nèi)。不論是油—氣滲漏或氣—氣滲漏,都有一個互相滲透的過程。應把滲漏問題看作是影響絕緣安全性的重要因素,一旦發(fā)現(xiàn),應盡快消除。
變壓器運行中的在線檢測和停電后的預防性試驗,對預防發(fā)生正常工作電壓下絕緣事故的重要性是不言而喻的。但如何才能起到更有效的預防作用,是目前面臨的一個新課題。
4結論
正常工作電壓下突發(fā)的絕緣事故,其主要原因是絕緣中水分有異乎尋常的破壞作用。應從各個環(huán)節(jié)采取措施,進行積極防御。